JPH03129189A - 弁開閉装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は弁の弁体を回転駆動する弁開閉装置に関し、特
に停電等の非通電時にゼンマイバネによって弁体を当初
設定した全開又は全閉位置に至らしめる機能を有する弁
開閉装置に間する。

［従来の技術］ 非通電時にゼンマイバネによって弁体を当初設定した全
開又は全閉位置にすることができる弁開閉装置として、
従来例えば特開昭６２−６３２８０号公報に開示された
ものがあり、これを第２図の斜視図に基づいて説明する
。

モータ３の駆動軸に固定された歯車３１は、弁体（図示
せず）への出力軸２に回転自在に軸支されたインターナ
ルギヤ４の外歯車４１と噛み合い、インターナルギヤ４
の内歯車４２には歯車５１が噛み合っている。歯車５１
を一端に固定した軸５は、出力軸２に固定されたクラン
ク９の貫通孔を回転自在に挿通した後、他端に歯車５２
を固定し、該歯車５２は、出力軸２に回転自在に軸支さ
れた歯車６と噛み合っている。

歯車６には更に歯車７１と歯車８１とが噛み合っており
、歯車７１はゼンマイバネ７を巻いた軸７２の上端部に
固定され、歯車８１を固定した軸８２にはラチェット歯
車８が固定されている。ラチェット歯車８には引張スプ
リング８４によって常時ラチェツト爪８３が噛んでおり
、ラチェツト爪８３を固定した回転軸１０はソレノイド
１１のプランジャー１２の進退運動によって回転する。

出力軸２には回転ストッパー用のカム２１が固定されて
いる６ 次に上記弁開閉装置の動作について説明する６通常の通
電状態ではラチェツト爪８３はラチェット歯車８に噛ん
でおり、したがってラチェット歯車８は実線矢印方向に
のみ回転することができる。

この状態でモータ３の歯車３１を実線矢印方向に回転駆
動すると、インターナルギヤ４は実線矢印方向に回転し
、歯車５１はインターナルギヤ４の内歯車４２に引きず
られ、歯車５２は歯車６上を転がり、軸５が公転してク
ランク９は実線矢印方向に回転し、クランク９を固定し
た出力軸２は実線矢印方向に回転し、この矢印方向が弁
体の開方向ならば全開位置に、弁体の閉方向ならば全閉
位置に至る。

この状態ではもはや軸５は公転できないから、矢印方向
に回転するインターナルギヤ４によって歯車５１及びこ
れと同軸の歯車５２は実線矢印方向に自転し、歯車６は
実線矢印方向に回転し、歯車８１及びこれと同軸のラチ
ェット歯車８は許容された実線矢印方向に回転し、歯車
７１を固定した軸７２は実線矢印方向に回転して、ゼン
マイバネ７は巻き上げられる。

以上の説明では理解の容易のために、出力軸２の回転と
ゼンマイバネ７の巻き上げとを別々に説明したが、実際
にはモータ３の回転駆動によって歯車５１の公転と自転
とが同時並行的に行われ、歯車５１の公転によって弁体
は開（又は閉）方向に向かい、歯車５１の自転によって
ゼンマイバネ７は巻き上げられ、遂には弁体は全開（又
は全閉）位置に至り、更にゼンマイバネ７は最も巻き上
げられた状１に至る。

この状態ではゼンマイバネ７は実線矢印方向には回転で
きず、したがって歯車６は実線矢印方向に回転できない
、他方ラチェツト爪８３がラチェ・ｌト歯車８に噛んで
いるために、歯車６は点線矢印方向へも回転できず、結
局歯車６はロックされた状態となっている。

したがってモータ３を逆転させてインターナルギヤ４を
逆転させると１ｍ歯車Ｉはインターナルギヤ４に引きず
られ、歯車５２はロックされた歯車６上を転がりながら
、軸５は図中反時計方向に公転し、したがって出力軸２
は弁体の閏（又は開）方向に回転し、またモータ３を正
転させれば出力軸２は弁体の開（又は閏）方向に回転し
、こうして弁体の開閉操作を行うことができる。

ここで停電状態になると、ソレノイド１１のプランジャ
ー１２が図中左方に引込み、ラチェツト爪８３がラチェ
ット歯車８よりはずれ、同時にモータ３にはブレーキが
掛がり、したがってインターナルギヤ４はロックされる
。ラチェツト爪８３がはずれたことにより、歯車６は点
線矢印方向へ回転できることとなるから、ゼンマイバネ
７の蓄勢力によって軸７２は点線矢印方向に回転し、歯
車６は点線矢印方向に回転し、歯車５２は点線矢印方向
に回転し、歯車５１はロックされたインターナルギヤ４
上を転がりながら図中時計方向に公転し、クランク９は
実線矢印方向に回転し、出力軸２は実線矢印方向に回転
して弁体を全開（又は全閉）位置とする。

［発明が解決しようとする課題］ 先ず上記公報では、プランジャー１２を図中左方に引張
るスズリングがソレノイド【Ｉ内にあり、常時は該スプ
リングに勝るソレノイド１１によって図中右方に引張っ
ておくとされているが、その他に更にスプリング８４が
設けられているために、求める作用を奏するかどうが疑
問であるが、この点は置くとしても、上記弁開閉装置に
は下記の問題点がある。

第１に、ゼンマイバネ７の蓄勢力は歯車６と点線矢印方
向に回転させるように作用し、したがってラチェツト爪
８３をラチェット歯車８に喰い込ませるように作用する
から、ゼンマイバネの蓄勢力が大きい場合には、ラチェ
ツト爪をラチェツトｔｋ車から外そうとしても外れない
ことが生じうる。

第２に、停電時にラチェツト爪８３が外れてゼンマイバ
ネ７の蓄勢力が開放されたときに２該蓄勢力が回転軸２
を回転させずにモータ３を回転させてしまうおそれがあ
るから、停電時にモータをロックするブレーキｎｉを要
している。

第３に５上記弁開閉装置は平歯車を用いた差動機構によ
っており、すなわちインターナルギヤ４の回転力は歯車
５１の自転と公転とに伝達されているが、自転も公転も
する歯車５１よりその自転と公転とを取り出すためには
複雑なＦｅ４横を余ｆ４なくされる。すなわちインター
ナルギヤ４と同軸に歯車６を設け、該歯車６と噛み合う
歯車５２を設けることによって初めて、歯車５１の自転
は歯車６の回転として取り出され、インターナルギヤ４
と同軸に出力軸２を設け、該出力軸に固定したクランク
９の一端に貫通孔を設けて軸５を挿通することによって
初めて、ｍ車５１の公転は出力軸２の回転として取り出
され、構造複雑とならざるを得ない。また軸５と出力軸
２との平行が保てないときには、装置が十全に作動でき
なくなる。

第４に、停電時に弁体を全開保持するように組立てた後
に、全閉保持するように変更しようとする場合が生じう
る。このときゼンマイバネ７については、巻き戻す方向
への蓄勢も不可能ではないが一般には巻き上げる方向に
蓄勢するがら、逆巻きのゼンマイバネに取り替える必要
がある。これはゼンマイバネを上下反転させることによ
って容易に行えるが、その他に上記技術ではラチェット
機構をも取り替える必要があり、これは容易に対処する
ことができない６ したがって本発明は、噛み込みによる動作不良を招くお
それのあるラチェットＲ構を用いず、停電時にモータを
ロックするブレーキ機構を要せず、構造簡単で作動不良
を招くおそれのない作動機構を用い、且つ停電時の全開
保持・全閉保持間の変更を容易に行うことができる弁開
閉装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 作動機構とゼンマイバネとを用いる弁開閉装置の運転状
態には、（１）ゼンマイバネの初期巻き上げ、（２）通
常の弁開閉操作、及び（３）停電時の３種があるが、そ
のうち（１）ゼンマイバネの巻き上げ時には、モータよ
り作動機構へ１作動機構より一方は弁体へ他方はゼンマ
イバネへと回転力を伝達する必要があり、（２）通常操
作時には、ゼンマイバネより作動機構への回転力の伝達
を阻止しておいて、モータより作動機構へ、作動機構よ
り弁体へと回転力を伝達する必要があり、（３）電源喪
失時には、ｆヤ動機構よりモータへの回転力の伝達を阻
止しておいて、ゼンマイバネより作動ｍｕへ、作動機構
より弁体へと回転力を伝達する必要がある。

すなわち先ずモータと差動機構との間では、巻き上げ時
と通常操作時にはモータより作動機構に回転力を伝達し
、停電時には作動機構よりモータへの回転力の伝達を阻
止することが必要条件であるが、これは両者の間に逆止
機構を介在させればよい６更に通常はモータの回転数を
減速して作動機構に伝達する必要があるから、結局両者
の間にウオームギヤを介在させれば求める機能は簡単に
達成でき、且つ弁を通過する流体による弁開度のふらつ
きもウォームギヤによって防止され、前記従来の技術の
ように平歯車による減速機構とモータをロックするブレ
ーキとの２手段を設ける必要はなくなる。

次に差動ｍｉｓとゼンマイバネとの間では、巻き上げ時
には差動機構よりゼンマイバネに回転力を伝達し１通常
操作時にはゼンマイバネより差動機構への回転力の伝達
を阻止し、停電時にはゼンマイバネより差動Ｆｅ２横へ
回転力を伝達することが必要条件であるから、これは双
方向への回転力の伝達を確実に行うために、ブレーキを
使用すべきであって、前記従来の技術のようにラチェッ
ト機構を使用するのでは確実性に劣ることとなり、且つ
全開保持・全閉保持間の変更が容易には行えないことと
なる。

また差動機構自体については、傘歯車による差動機構を
利用したほうが従来のＩ！構よりも簡明となる。

本発明は以上のように考察した結果数されたものであり
、すなわちモータの回転駆動力をウォームギャを介して
筒体の回転に伝達し、同一軸芯上に緊急作動軸、前記筒
体及び出力軸をその順に配し、前記筒体の内部に前記軸
芯に直交する軸を取付けて一対の傘歯車を回転自在に軸
支し、前記緊急作動軸と出力軸とのそれぞれに傘歯車を
固定してそれぞれ前記一対の傘歯車と噛み合わせ、こう
して前記筒体の回転力を前記緊急作動軸と出力軸との回
転に伝達し、前記緊急作動軸の回転力はゼンマイバネに
伝達し、且つ該ゼンマイバネを拘束・解除するブレーキ
装置を設け、前記出力軸の回転力は弁体の回転に伝達し
てなる弁開閉装置である。

［作用１ 先ずゼンマイバネを巻き上げるために、ブレーキ装置を
解除し、モータを回転駆動すると、筒体は回転し、緊急
作動軸と出力軸も回転し、弁体が全開（又は全閉）位置
に至った後には緊急作動軸だけが回転して、ゼンマイバ
ネは巻き上げられ、−杯に巻き上げられた状態でブレー
キ装置を作動させてゼンマイバネをロックする。

次いでモータを逆転させると、ゼンマイバネはロックさ
れているのでモータの回転駆動力は出力軸にのみ伝達さ
れ、したがって弁体は閏（又は開）方向に動作し、以降
モータの正転・逆転に従って弁体は開（又は閉）方向に
動作する。

次いで本弁開閉装置への電源が遮断されると。

ゼンマイバネのロックは解除されて緊急作動軸が回転し
、筒体よりモータへはウオームギヤが介在しているため
に回転力が伝達されないから出力軸だけが回転し、弁体
は当初の全開（又は全閉）位置に至る。

［実施例］ 本発明による弁開閉装置の一実施例を第１図に基づいて
説明する。板状の上側ベース１２０上に固定されたモー
タ１０１の駆動軸には歯車１０２が固定されており、該
歯車１０２には歯車１０３が噛み合っており、歯車１０
３を固定した軸１０４は上側ベース１２０と下側ベース
１３０とによって回転自在に軸支されている。軸１０４
に固定されたウオーム１０５にはつオームホイール１０
６が噛み合っており、ウオームホイール１０６と同軸に
固定されたウオーム１０７には円慇状をしたつオームホ
イール１０８が噛み合っており、ウオームホイールｌＯ
８には軸受１０９を介して出力軸１１０が貫通しており
、該出力軸１１０の下端は下側ベース１３０に回転自在
に軸支されている。ウオームホイール１０８の上面には
出力軸１１０と同一軸芯の筒体１１１が固定されており
、こうしてモータ１０１の回転駆動力は平歯車と２個の
ウオームギヤとによって減速されて筒体の回転に伝達さ
れ、且つモータ１０１の回転軸と筒体１１１の回転軸と
が平行になるようになっている。

筒体１１１の内部には、筒体１１１の軸芯に対して直交
する方向に軸１１３が取付けられ、該軸１１３には一対
の傘歯車１１５．１１５がそれぞれ背後に設けた傘歯車
押え１１４．１１４を介して回転自在に軸支されており
、この傘歯車１１５．１１５と噛み合う傘歯車１１２が
出力軸１１０の上端に固定されている。

他方上側ベース１２０に設けた孔には有蓋円筒状の円筒
ケース１１９の下端部が固定されており、該円筒ケース
１１９の蓋部と前記筒体ｉｌｌの上端に固定した蓋１１
６には、軸受１２１を介して、前記出力軸１１０及び筒
体Ｉｌｌと同一軸芯の緊急作動軸１１７が回転自在に貫
通しており、この緊急作動軸１１７の下端にも前記一対
の傘歯車ＬＬ５．１１５と噛み合う傘歯車１１ｇが固定
されており、こうして作動機構が構成されている。

円筒ケース１１９の上面には有底円筒状のスプリングケ
ース１２２が固定されており、該スプリングケース１２
２の底に設けた貫通穴を前記緊急作動軸１１７が貫通し
ており、該緊急作動軸１１７の上端にゼンマイ軸１２３
が同一軸芯に固定・連結されている。このゼンマイ軸１
２３とスプリングケース１．２２との間にゼンマイバネ
１２４が納められており、ゼンマイバネ１２４の一端は
ゼンマイ軸１２３に固定され、他端はスプリングケース
１２２に固定されている。

スプリングケース１２２の上端にはスプリングケースの
Ｗ１２５が固定され、更に該蓋１２５の上面にゼンマイ
軸１２３を拘束・開放するブレーキ装置が固定されてい
る。すなわち蓋１２５の中心を軸受を介してゼンマイ軸
１２３が貫通し、該ゼンマイ軸１２３の上端にキャップ
１２６が固定され、キャップ１２６の下面にバネ（図示
せず）を介して円環状のブレーキ板１３２が固定され、
該ブレーキ板１３２の下面は、蓋１２５の上面に固定さ
れた円環状の電磁コイル１２７に対向している６本実施
例では電磁コイル１２７に通電するとブレーキ板１３２
が電磁コイル１２７に吸着されてゼンマイ軸１２３は拘
束され、通電を解除するとバネ（図示せず）の作用によ
ってブレーキ板１３２が電磁コイル１２７より離隔して
、ゼンマイ軸１２３の拘束が解除されるように構成され
ている。なおブレーキ装置用の無停電電源を用意して、
上記と反対に、通電時にゼンマイ軸１２３の拘束を解除
するように構成することも不可能ではないが、本発明の
目的よりして本実施例のように構成するのが好ましい。

一方出力軸１１０に固定した歯車１２ｇには、弁体駆動
軸１３１に固定した歯車１２９が噛み合っており、弁体
駆動軸１３１は下側ベース１３０より下方に突出した後
、弁体（図示せず）に接続される。なお本実施例では弁
体は全開と全開との間で約９０°しか回転しないので、
歯車１２９は扇形をしている６次に以上説明した本実施
例の作用について説明する。先ず本実施例の作動機構に
ついて説明する。

傘歯車１１８すなわち緊急作動軸１１７は図面上方より
見て時計方向に毎分Ｒ３回転し、置体１１１は図面上方
より見て時計方向に毎分Ｒ７回転し、傘歯車１１２すな
わち出力軸１１０は図面上方より見て時計方向に毎分Ｒ
２回転し、また傘歯車１１５は筒体Ｉｌｌの外周面より
見て時計方向に毎分子回転するとし、且つ簡単のために
４個の傘歯車はすべてＮ個の歯を有するとすると、傘歯
車１１８と傘歯車１１５との噛み合いにおいて、傘歯車
１１８の噛み合いは毎分Ｒ，Ｎだけ進み、傘歯車１１５
の噛み合いは筒体１１１の回転によってＲ，Ｎだけ進み
傘歯車１１５の回転によって−ｒＮだけ進むから、Ｒ，
＝Ｒ。

−ｒとなる。同様に傘歯車１１２と傘歯車１１５との噛
み合いにおいて、Ｒ２＝Ｒ１＋ｒとなり、ｒを消去して
２Ｒ，＝Ｒ２＋Ｒ，となる。すなわち筒体ｉｌｌの回転
は緊急作動軸１２１と出力軸１１０とに２Ｒ＋　＝Ｒ２
＋Ｒ，の関係で伝達される。

しかして電磁コイル１２７へ通電せずに、モータ１０１
を回転駆動すると、平歯車１０２．１０３　＋つオーム
ギア１０５．１０６　、及びウオームギア１０７．１０
８を介して筒体１１１が回転し、上記関係をもって緊急
作動軸１２１と出力軸１１０とが同時平行的に回転し、
緊急作動軸１２１の回転によってゼンマイバネ１２４は
巻き上げられ、他方出力軸１１０の回転は平歯車１２８
．１２９を介して弁体駆動軸に伝達され、弁体（図示せ
ず）が開（又は閉）方向に動作する。弁体が全開（又は
全閉）位置に至って機械的にそれ以上回転できなくなっ
た後には、Ｒ３−０となるからＲ２＝　２　Ｒ＋の関係
をもって緊急作動軸１２１が回転し、ゼンマイバネ１２
４は一層巻き上げられ、弁体の全開（又は全閉）位置を
示すリミットスイッチ、ゼンマイバネ１２４の巻き上げ
を示すリミットスイッチ、あるいはモータ１０１の過負
荷を示すトルクスイッチ等の適当な手段によってゼンマ
イバネ１２４の巻き上げを検出した後に、電磁コイル１
２７に通電してブレーキを掛ける。これらの初期動作を
電気回路化することは容易である。

電磁コイル１２７に通電してブレーキを掛けた状態でＲ
３＝０となるから、以降はＲ２＝　２　Ｒ＋の関係をも
って、モータ１０１の逆転又は正転によって弁体を閉方
向又は開方向に動作させることができる。

次にモータ１０１及び電磁コイル１２７への通電を停止
すると、モータｌＯ１は停止し且つブレーキ装置は閉放
されて緊急作動軸１１７が回転し、作動機構よりモータ
１０１側へはウオームギア１０５．１０６とつオームギ
ア１０７，１０ｇが介在しているために回転力が伝達さ
れないからＲ＋＝０となり、出力軸１１０はＲ２＝〜Ｒ
３の関係をもって回転し、緊急作動軸１１７の回転は蓄
えた方向とは反対向きであるから出力軸１１０は当初の
開（又は閉）方向に回転し、遂には全開（又は全閉）位
置に至り、ゼンマイバネ１２４の蓄勢力によって全開（
又は全開）位置に保持される。

［発明の効果］ 以上説明したとおり本発明による弁開閉装置は、ラチェ
ット機構を用いていないのでその作動不良を起こすおそ
れがなく、ウオームギヤを用いているのでモータ空回り
の防止手段を設ける必要がなく、傘歯車による作動Ｆａ
ｉを用いているので構造が簡明且つ動作が確実であり、
且つ全開保持・全閉保持間の変更はゼンマイバネの反転
によって容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は従
来例を示す斜視図である。 １０１・・・モータ　　　　　　１０５，１０７・・・
ウオーム１０６．１０ｇ・・・つオームホイール　１１
０・・・出力軸１１１・・・筒体　　　　　　　１１７
・・・緊急作動軸１１２．１１５．１１８・・・傘歯車
　　１１４・・・傘歯車押え１２３・・・ゼンマイ軸　
　　　１２４・・・ゼンマイバネ１２７・・・電磁コイ
ル　　　　１３２・・・ブレーキ板１３１・・・弁体駆
動軸

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　モータの回転駆動力をウォームギヤを介して筒体の回
   転に伝達し、 同一軸芯上に緊急作動軸、前記筒体及び出力軸をその順
   に配し、前記筒体の内部に前記軸芯に直交する軸を取付
   けて一対の傘歯車を回転自在に軸支し、前記緊急作動軸
   と出力軸とのそれぞれに傘歯車を固定してそれぞれ前記
   一対の傘歯車と噛み合わせ、こうして前記筒体の回転力
   を前記緊急作動軸と出力軸との回転に伝達し、 前記緊急作動軸の回転力はゼンマイバネに伝達し、且つ
   該ゼンマイバネを拘束・解除するブレーキ装置を設け、 前記出力軸の回転力は弁体の回転に伝達してなる弁開閉
   装置。